随着科技发展,导航技术的种类不断丰富,在各个领域的应用也变得更加广泛。基于惯性-地磁组合导航的地磁定向技术也因为其可靠性和隐蔽性得到了学者的关注。但地磁定向平台的加速度计、陀螺仪、地磁传感器在工作过程中会受到外界噪声的影响,同时地磁传感器还会受到温度漂移的影响,降低数据采集的正确性。针对以上问题,本课题设计了各传感器的误差补偿算法,地磁传感器的温度补偿算法以及姿态解算算法。首先对加速度计、陀螺仪、地磁传感器的误差进行分析,使用零位偏置补偿、IIR滤波器、低通滤波器对惯性测量单元进行降噪,使用希尔伯特黄变换、椭球拟合算法对地磁传感器进行磁干扰补偿,提高了传感器数据采集精度。然后设计了基于Mahony互补滤波和扩展卡尔曼滤波的姿态解算算法。建立东北天坐标系,并利用四元数表示法避免万向节锁,采用Mahony互补滤波的输出四元数值作为扩展卡尔曼滤波的测量值,最终解算出姿态角。接着基于最小二乘支持向量机和粒子群优化算法设计了温度补偿算法。分别采集了各个温度点下的传感器输出作为训练集和测试集,温度补偿算法以训练集数据拟合出温度曲线,并以测试集数据进行测试,经测试曲线拟合程度良好,补偿后均方根误差减小93.62%。最后搭建硬件测试平台,测试了误差补偿算法和姿态解算算法。经测试,在误差补偿后,角速度均方根误差减小60.31%,加速度均方根误差减小69.09%。经过希尔伯特黄变换和椭球拟合算法的补偿,地磁传感器的数据从畸变的椭球面基本变为规则的球面,球心偏移程度减小了80.42%,总磁场强度均方根误差减小86.01%。所设计的姿态解算算法输出的姿态角,静态特性波动小于0.1°,动态特性误差小于0.5°。